Ensaio Hidrostático de Estanqueidade

Ensaio Hidrostático de Estanqueidade

Ensaio de Materiais Metalúrgicos

Adilar Gonçalves dos Santos Jr. Evandro Bertoldi

•Tem como principal finalidade a detecção de possíveis vazamentos, falhas ou defeitos [1].

•Em geral, a água é utilizada como fluido de teste devido a sua grande disponibilidade nas unidades industriais e a pequena compressibilidade. E em caso de acidente, não é tóxica, nem inflamável, de modo que o vazamento seria menos agressivo ao ambiente e às pessoas envolvidas no ensaio [2].

•[1] TELLES, P.C.S., Vasos de Pressão 1996, 2 edição, Rio de Janeiro, RJ, Livros Técnicos e Científicos.

•[2] KIEFNER, J. F., MAXEY, W. A., Benefits and Limitations of Hydrostatic Tests, Presented at API’s 51st Annual Pipeline Conference & Cybernetics Symposium, New Orleans, Louisiana, 2000.

DEFINIÇÃO Definição de acordo com a NBR 12712 [3]

•Ensaio hidrostático: Ensaio de pressão com água, que demonstra que um tubo ou um sistema de tubulação possui resistência mecânica compatível com suas especificações ou suas condições operacionais.

•Ensaio de estanqueidade: Ensaio geralmente feito em baixos níveis de pressão, que demonstra que um sistema de tubulação não apresenta vazamentos.

•[3] ABNT NBR 12712:2002. Projeto de sistemas de transmissão e distribuição de gás combustível.

As principais causas de vazamento são [4]:

•Trincas, furos, porosidade.

•Solda ou brasagem incompleta, solda fraca, aglomerante/colagem.

•Assentamento impróprio de componentes, ajustes, apertos ou montagens impróprias, componentes faltantes, vedações defeituosas.

•Defeitos de superfície de acabamento.

Existem várias razões para testar a estanqueidade [4]:

•Redução no custo de montagens de peças. •Melhoria na confiabilidade do produto.

•Melhoria da satisfação do cliente.

•Proteção do ambiente.

•Ajuda no controle do processo de fabricação.

OCASIÕES DE APLICAÇÕES •Em geral:

•Aplicado por exigência do código de projeto, ao término da fabricação [5].

•Aplicado após a realização de reparos ou alterações na configuração original [5].

•[5] NR 13. Norma Regulamentadora 13 do Ministério do Trabalho e Emprego, Brasil, Governo Federal, 1995.

•As condições de teste devem ser determinados privilegiando a segurança, minimizando as chances de erro.

•As duas principais variáveis a serem definidas são a temperatura e a pressão de teste.

•A temperatura de teste deve ser selecionada de modo compatível com a temperatura de projeto, com o objetivo de evitar a ocorrência de fratura frágil durante a realização do teste.

•A ASME (2004) [6] especifica algumas medidas em relação as faixas ideais de temperatura de teste de acordo com a espessura de parede.

•Essas medidas devem ser tomadas porque, em temperatura ambiente, aços carbono, baixa liga e ferríticos podem estar susceptíveis a fratura frágil.

•Um recurso utilizado para minimizar a probabilidade de fratura frágil é a realização do teste em temperaturas superiores a temperatura ambiente, com aquecimento da água para manter a tenacidade [7].

•[6] ASME – American Society of Mechanical Engineers. Boiler and Pressure Vessel Code, section VIII, divisions 1, 2 and 3. New York, 2004.

•[7] API 510, Pressure Vessel Inspection Code: In-Service Inspection, Rating, Repair, and Alteration, Ninth Edition, June 2006.

•O valor da pressão de TH é definido em função da consideração dos seguintes aspectos:

•Código e norma de projeto.

•Código de inspeção em serviços aplicáveis.

•Relação entre as condições de projeto e condições de operação.

•Potencial de risco e localização do tubo.

•Histórico de resultados das inspeções de segurança internas e externas anteriores.

•Histórico dos resultados de testes de pressão anteriores.

•Possibilidade da existência de defeitos subcríticos.

•Avaliação da pressão máxima de trabalho admissível na condição atual da tubulação.

•A execução do teste hidrostático poderá seguir a sequência mostrada abaixo:

Análise de ensaios hidrostáticos e dimensionamento de sistemas de reparo com materiais compósitos desenvolvido por Paim (2014) [8].

•O corpo de prova é um tubo fechado nas extremidades, utilizado para avaliar as informações sobre resistência mecânica das tubulações, ou sobre a eficácia do reparo dado, ou sistema de reparo de um duto danificado.

•Alguns cuidados devem ser tomados ao realizar ensaios hidrostáticos em laboratório, pois conclusões erradas podem ser feitas se a metodologia correta e alguns dispositivos obrigatórios não forem utilizados.

•[8] PAIM, L. M., Análise de Ensaios Hidrostáticos e Dimensionamento de Sistemas de Reparo com

Materiais Compósitos, Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal Fluminense, 2014.

•1 -Unidade móvel para ensaios de sistemas de tubulações marca Flutrol Modelo FLUASF100-MS7.

•3 – Sistema de controle de temperatura.

Ensaios hidrostáticos de sistemas de reparo em tubos com defeitos de corrosão a altas temperaturas.

•Equipamentos para a realização de ensaios:

•Sistema de pressurização e controle de ensaios hidrostáticoas.

REPARO EM TUBULAÇÃO Confecção dos corpos de prova.

•O material, o diâmetro e a espessura da parede do corpo de prova são normalmente os mesmos da tubulação real.

•O corpo de prova para a realização dos testes hidrostáticos foi usinado para simular um defeito prédeterminado e então o mesmo foi reparado com um material compósito.

•Corpo de prova.

Ensaios hidrostáticos de longa duração à altas temperaturas.

•Ensaios hidrostáticos de longa duração são realizados por 1000 horas, com pressão interna constante afim de verificar a eficácia do reparo para evitar vazamentos.

•Nesse tipo de ensaio é necessário contar com um sistema para controlar com precisão a temperatura sem o envolvimento manual do operador.

•Um sistema de controle de temperatura depende de um computador, que aceita um sensor de temperatura, tais como: termopares ou RTD como entrada.

•Um dos dispositivos fundamentais para que o controle de temperatura possa ser estabelecido é o termopar, que deve ser colocado na região central e no interior do corpo de prova onde está localizado o reparo.

•Uma pequena variação de temperatura interna do corpo de prova pode causar uma brusca variação de pressão interna. Afim de evitar uma falha no corpo de prova devido a variação da temperatura, é necessário a utilização de uma válvula de alívio calibrada para a pressão estipulada para o experimanto.

•Sistema de controle de temperatura.

•Sistema para ensaios hidrostáticos em altas temperaturas.

•O sistema para realização dos ensaios de longa duração também conta com um dispositivo para aquisição de dados que é ligado diretamente à um transdutor de pressão que está conectado ao tubo.

•Monitoramento é juntamente feito com o auxílio de câmeras conectadas a internet que permitem o acompanhamento audiovisual do ensaio a partir de qualquer lugar com acesso a internet.

•Um fator que deve ser considerado é o sistema de vedação de todas as conexões presentes no sistema de ensaio.

•Um vazamento fora da região reparada pode representar um falso-negativo para o resultado de um teste de longa duração.

Ensaio hidrostático de longa duração com temperatura em um sistema de reparo de material compósito à base de fibra de vidro e poliuretano.

•Neste experimento o objetivo foi controlar a temperatura do fluído à 90°C e pressão a 500 psi.

•Os tubos reparados não apresentaram vazamentos no teste realizado por um período de medição de 1000 horas.

•Curvas de três tubos ensaiados.

•De acordo com os resultados gráficos, é observado a presença de alguns leves picos de pressão que é ocasionado pela pequena variação de temperatura.

•O fato da variação de temperatura ocorrer num intervalo de tempo muito curto, impossibilita que o sistema de controle eletrônico faça a devida correção. Assim, essa elevação de pressão interna de cada corpo de prova é rapidamente restaurada pelo uso de uma válvula de alívio devidamente calibrada para a pressão do teste.

Os métodos de teste de estanqueidade adequados dependem geralmente de alguns parâmetros [4]:

•valor da taxa de vazamento admissível; •tipo de teste: localização ou medição do vazamento;

•as especificações do componente que deve ser testado: dimensões, limites de resistência à pressão ou ao vácuo, materiais de montagem, acabamento das superfícies, etc.;

•as condições de utilização e de teste;

•e os parâmetros de segurança e ambientais.

•ASME V, Boiler and pressure vessel code – Nondestructive examination [9].

•ASTM E1003 – 13: Standard Practice for Hydrostatic Leak Testing [10].

ASME V, Boiler and pressure vessel code – Nondestructive examination.

ASME V, Boiler and pressure vessel code – Nondestructive examination.

ASME V, Boiler and pressure vessel code – Nondestructive examination.

ASTM E1003 – 13: Standard Practice for Hydrostatic Leak Testing.

ASTM E1003 – 13: Standard Practice for Hydrostatic Leak Testing.

•NBR 15571 de 09/2013 - Ensaios não destrutivos - Estanqueidade - Detecção de vazamentos [12]

•NBR 15952 de 05/2011: Sistemas para redes de distribuição e adução de água e transporte de esgotos sob pressão — Verificação da estanqueidade hidrostática em tubulações de polietileno [14].

•NBR 15183 de 1/2013: Ensaios não destrutivos - Estanqueidade para saneamento básico - Procedimento para tubulações pressurizadas [15].

•NBR 13784 de 03/2014 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis - Seleção de métodos para detecção de vazamentos e ensaios de estanqueidade em sistemas de armazenamento subterrâneo de combustíveis (SASC) [13].

•Especifica o método de estanqueidade por meio de passagem de gases pressurizados (formação de bolhas) e o método pela penetração de líquidos por capilaridade, com o objetivo de detectar defeitos passantes em juntas soldadas, chapas, fundidos e forjados.

•NBR 15952 de 05/2011: Sistemas para redes de distribuição e adução de água e transporte de esgotos sob pressão — Verificação da estanqueidade hidrostática em tubulações de polietileno [14].

•Esta Norma estabelece um método para a verificação da estanqueidade hidrostática em tubulação de polietileno para sistemas de distribuição e adução de água e transporte de esgotos sob pressão.

Estanqueidade para saneamento básico - Procedimento para tubulações pressurizadas [15].

•Estabelece os requisitos para a execução do ensaio não destrutivo para estanqueidade de tubulações para saneamento básico, aplicável a sistemas de abastecimento de água e tubulações pressurizadas conduzindo outros líquidos.

•NBR 13784 de 03/2014 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis - Seleção de métodos para detecção de vazamentos e ensaios de estanqueidade em sistemas de armazenamento subterrâneo de combustíveis (SASC) [13].

•Estabelece critérios para seleção de métodos necessários para a detecção de vazamentos e ensaios de estanqueidade em sistemas de armazenamento subterrâneo de combustíveis (SASC).

NORMA NBR 13784 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis

NORMA NBR 13784 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis

NORMA NBR 13784 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis

NORMA NBR 13784 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis

Os métodos de teste de estanqueidade adequados dependem geralmente de alguns parâmetros [4]:

•valor da taxa de vazamento admissível; •tipo de teste: localização ou medição do vazamento;

•as especificações do componente que deve ser testado: dimensões, limites de resistência à pressão ou ao vácuo, materiais de montagem, acabamento das superfícies, etc.;

•as condições de utilização e de teste;

•e os parâmetros de segurança e ambientais.

•[1] TELLES, P.C.S., Vasos de Pressão 1996, 2 edição, Rio de Janeiro, RJ, Livros Técnicos e Científicos.

•[2] KIEFNER, J. F., MAXEY, W. A., Benefits and Limitations of Hydrostatic Tests,

Presented at API’s 51st Annual Pipeline Conference & Cybernetics Symposium, New Orleans, Louisiana, 2000.

•[3] ABNT NBR 12712:2002. Projeto de sistemas de transmissão e distribuição de gás combustível.

•[5] NR 13. Norma Regulamentadora 13 do Ministério do Trabalho e Emprego, Brasil, Governo Federal, 1995.

•[6] ASME – American Society of Mechanical Engineers. Boiler and Pressure Vessel Code, section VIII, divisions 1, 2 and 3. New York, 2004.

•[7] API 510, Pressure Vessel Inspection Code: In-Service Inspection, Rating, Repair, and Alteration, Ninth Edition, June 2006.

•[8] PAIM, L. M., Análise de Ensaios Hidrostáticos e Dimensionamento de Sistemas de

Reparo com Materiais Compósitos, Tese de Doutorado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal Fluminense, 2014.

•[9] ASME V, Boiler and pressure vessel code – Nondestructive examination

•[10] ASTM E1003 – 13: Standard Practice for Hydrostatic Leak Testing

•[1] ISO/TS 24817: 2006 - Petroleum, petrochemical and natural gas industries --

Composite repairs for pipework -- Qualification and design, installation, testing and inspection

•[12] NBR 15571 de 09/2013 - Ensaios não destrutivos - Estanqueidade - Detecção de vazamentos.

•[13] NBR 13784 de 03/2014 - Armazenamento de líquidos inflamáveis e combustíveis -

Seleção de métodos para detecção de vazamentos e ensaios de estanqueidade em sistemas de armazenamento subterrâneo de combustíveis (SASC).

•[14] NBR 15952 de 05/2011: Sistemas para redes de distribuição e adução de água e transporte de esgotos sob pressão — Verificação da estanqueidade hidrostática em tubulações de polietileno.

•[15] NBR 15183 de 1/2013: Ensaios não destrutivos - Estanqueidade para saneamento básico - Procedimento para tubulações pressurizadas.

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